ROFIBUS A現(xiàn)場總線技術(shù)及產(chǎn)品開發(fā)

PROFIBUSPA現(xiàn)場總線

產(chǎn)品開發(fā)沈陽中科博微自動化技術(shù)有限公司中科院沈陽自動化研究所PROFIBUSPA技術(shù)概述PROFIBUSPA產(chǎn)品開發(fā)流程PROFIBUSPA產(chǎn)品的測試與認(rèn)證主要內(nèi)容PROFIBUSDP技術(shù)概述第一部分PROFIBUSDP通信技術(shù)PROFIBUSPA設(shè)備組態(tài)集成技術(shù)主要內(nèi)容1類主站主要是控制器設(shè)備，負(fù)責(zé)和連接在總線上的I/O從站設(shè)備進(jìn)行循環(huán)數(shù)據(jù)通信決定總線通信參數(shù)，如波特率，站響應(yīng)延遲等主站之間輪流持有令牌，永久存在于應(yīng)用系統(tǒng)中，對系統(tǒng)控制器決定作用2類主站主要是系統(tǒng)診斷工具，和總線上的設(shè)備進(jìn)行非循環(huán)數(shù)據(jù)通信和其他主站輪流持有令牌，但不必永久地存在于系統(tǒng)中，僅在需要時加入系統(tǒng)中PROFIBUS通信技術(shù)——概念從站主要作為分散的外圍I/O設(shè)備被動地響應(yīng)主站的請求數(shù)據(jù)不持有總線令牌，不主動發(fā)送數(shù)據(jù)PROFIBUS通信技術(shù)——概念PROFIBUS通信技術(shù)——站間通信PROFIBUS通信技術(shù)——數(shù)據(jù)幀格式DPPAPROFIBUS通信技術(shù)——數(shù)據(jù)幀格式PROFIBUS通信技術(shù)—DPV0循環(huán)數(shù)據(jù)通信MSCY參數(shù)數(shù)化化階階段段，，主主站站通通過過SET_PRM服務(wù)務(wù)對對從從站站進(jìn)進(jìn)行行參參數(shù)數(shù)化化配配置置組態(tài)態(tài)檢檢查查階階段段，，主主站站通通過過CHK_CFG服務(wù)務(wù)使使用用預(yù)預(yù)設(shè)設(shè)的的組組態(tài)態(tài)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)和和從從站站的的實實際際組組態(tài)態(tài)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)進(jìn)進(jìn)行行比比較較數(shù)據(jù)據(jù)傳傳輸輸階階段段，，在在參參數(shù)數(shù)化化和和組組態(tài)態(tài)檢檢查查成成功功后后，，主主站站和和從從站站進(jìn)進(jìn)入入數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)交交換換（（DATA_EXCH）狀狀態(tài)態(tài)在以以上上三三個個階階段段中中，，主主站站可可以以通通過過GET_DIAG和GLB_CMD對從從站站進(jìn)進(jìn)行行診診斷斷和和發(fā)發(fā)送送控控制制命命令令PROFIBUS通信信技技術(shù)術(shù)—DPV0PROFIBUS通信信技術(shù)術(shù)—DPV0診斷斷數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)（（GET_DIAG）有的的從從站站只只有有標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)的的6個字字節(jié)節(jié)診診斷斷數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)H-Header,包括括數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)塊塊信信息息和和數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)塊塊長長度度標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)的的診診斷斷數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)，，6個字字節(jié)節(jié)，，包包括括狀狀態(tài)態(tài)字字節(jié)節(jié)，，主主站站地地址址，，設(shè)設(shè)備備標(biāo)標(biāo)識識等等信信息息設(shè)備備相相關(guān)關(guān)診診斷斷數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)，，設(shè)設(shè)備備自自身身診診斷斷，，如如設(shè)設(shè)備備溫溫度度，，低低壓壓指指示示數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)模塊相關(guān)診斷斷數(shù)據(jù)，與設(shè)設(shè)備某個物理理模塊相關(guān)的的診斷信息，，如第8個模塊是否有有故障通道相關(guān)診斷斷數(shù)據(jù)，與設(shè)設(shè)備模塊某個個通道相關(guān)的的診斷信息，，如某個輸入入模塊的第3個通道短路或或開路PROFIBUS通信技術(shù)—DPV0PROFIBUS通信技術(shù)—DPV0參數(shù)化數(shù)據(jù)（（SET_PRM）前7個字節(jié)數(shù)據(jù)是是標(biāo)準(zhǔn)的，必必須支持8-10字節(jié)數(shù)據(jù)為DPV1預(yù)留PROFIBUS通信技術(shù)—DPV0字節(jié)描述1Stationstatus，站狀態(tài)信息2WD-Factor1，看門狗參數(shù)13WD-Factor2，看門狗參數(shù)24minTSDR，最小站響應(yīng)延遲5IdentNumber(高字節(jié))，設(shè)備標(biāo)識6IdentNumber(低字節(jié))，設(shè)備標(biāo)識7GroupIdent，組標(biāo)識標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)化化數(shù)據(jù)PROFIBUS通信技術(shù)—DPV0StationStatus看門狗定時器器參數(shù)由WD-Factor1和WD-Factor2計算得來，看看門狗超時時時間=WD-Factor1*WD-Factor2*10毫秒minTSDR規(guī)定從站在發(fā)發(fā)送響應(yīng)數(shù)據(jù)據(jù)之前至少要要等待的時間間，單位是bittime，默認(rèn)值為11bittimeIdentNumber，設(shè)備標(biāo)識號號，每一種類類型設(shè)備都有有唯一的標(biāo)識識號，通過它它主站可以快快速地識別設(shè)設(shè)備類型。IdentNumber由PNO統(tǒng)一發(fā)放。PROFIBUS通信技術(shù)—DPV0PROFIBUS通信技術(shù)—DPV0組態(tài)數(shù)據(jù)（CHK_CFG），標(biāo)準(zhǔn)類型型PROFIBUS通信技術(shù)—DPV0組態(tài)數(shù)據(jù)（CHK_CFG），自定義類類型PROFIBUS通信技術(shù)—DPV1非循環(huán)數(shù)據(jù)通通信MSACPROFIBUS通信技術(shù)—DPV1通過非循環(huán)讀讀寫服務(wù)訪問問I/O數(shù)據(jù)1類主站MSAC1_READMSAC1_WRITE2類主站MSAC2_INITIATEMSAC2_ABORTMSAC2_READMSAC2_WRITEMSAC2_DATA_TRANSPORTPROFIBUS通信技術(shù)—DPV1主站的DPV1功能2類主站的DPV1功能被普遍使使用在PROFIBSPA技術(shù)和遠(yuǎn)程I/O技術(shù)中PROFIBUSPA是一種應(yīng)用于于分散式自控控系統(tǒng)和現(xiàn)場場設(shè)備之間的的通信系統(tǒng)。。以PROFIBUSDP為基礎(chǔ)，增加加了PA行規(guī)和相應(yīng)的的曼徹斯特編編碼總線供電電通信技術(shù)。?？梢詽M足過程程控制中的特特殊要求，如如總線供電以以及符合本安安要求的介質(zhì)質(zhì)傳輸技術(shù)等等。PROFIBUSPA—概念PROFIBUSPAPROFIBUSDPPAProfileMBPMBP-ManchestercodeBusPowerPROFIBUSPA的一些具體通通信設(shè)備如下下現(xiàn)場設(shè)備和儀儀表鏈接器便攜設(shè)備中繼器DP/PA耦合器PROFIBUSPA—常見的通信設(shè)設(shè)備PROFIBUSPA—現(xiàn)場設(shè)備模型型典型的PA現(xiàn)場設(shè)備模型型應(yīng)用單元通信控制器編碼解碼器介質(zhì)單元PROFIBUSPA—拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)樹形結(jié)構(gòu)Controller-控制器PS-電源JB-分配器Coupler-耦合器/鏈接器T-終端電阻PROFIBUSPA—拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線型結(jié)構(gòu)Controller-控制器PS-電源JB-分配器Coupler-耦合器/鏈接器T-終端電阻PROFIBUSPA—拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)混合型結(jié)構(gòu)Controller-控制器PS-電源JB-分配器Coupler-耦合器/鏈接器T-終端電阻定義如何將現(xiàn)現(xiàn)場儀表的過過程數(shù)據(jù)映射射到PROFIBUSDP協(xié)議議棧棧中中。。引入入功功能能塊塊技技術(shù)術(shù)，，定定義義了了標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)的的參參數(shù)數(shù)以以及及功功能能塊塊和和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換塊塊類類型型。。PA設(shè)備備需需要要支支持持DPV0和DPV1功能能。。1類主主站站通通過過循循環(huán)環(huán)通通信信服服務(wù)務(wù)和和PA設(shè)備備進(jìn)進(jìn)行行數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)交交換換，，實實時時獲獲取取PA設(shè)備備過過程程數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)。。2類主主站站通通過過非非循循環(huán)環(huán)服服務(wù)務(wù)獲獲取取PA設(shè)備備參參數(shù)數(shù)信信息息，，從從而而實實現(xiàn)現(xiàn)對對PA設(shè)備備的的診診斷斷，，校校準(zhǔn)準(zhǔn)，，線線性性化化等等操操作作。。PROFIBUSPA——PA行規(guī)規(guī)概概念念PROFIBUSPA——PA行規(guī)規(guī)文文檔檔結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)PROFIBUSPA——PA設(shè)備備模模型型GSD文件件是是用用于于對對PROFIBUSDP設(shè)備備進(jìn)進(jìn)行行組組態(tài)態(tài)配配置置的的文文本本文文件件大致致分分為為三三個個部部分分一般般規(guī)規(guī)范范，，包包括括生生產(chǎn)產(chǎn)商商名名稱稱，，版版本本信信息息，，支支持持的的波波特特率率等等。。與DP主站站有有關(guān)關(guān)的的規(guī)規(guī)范范，，如如連連接接從從站站的的最最大大數(shù)數(shù)目目，，上上載載和和下下載載能能力力等等。。與DP從站站有有關(guān)關(guān)的的規(guī)規(guī)范范，，如如輸輸入入輸輸出出通通道道的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)和和類類型型，，用用戶戶擴擴展展的的參參數(shù)數(shù)化化數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)和和診診斷斷數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)等等設(shè)備備組組態(tài)態(tài)集集成成———GSD文件件EDD可以以提提供供一一個個互互操操作作環(huán)環(huán)境境，，使使DCS系統(tǒng)統(tǒng)或或者者手手操操器器可可以以獲獲取取現(xiàn)現(xiàn)代代自自動動化化傳傳感感器器和和執(zhí)執(zhí)行行機機構(gòu)構(gòu)里里面面的的信信息息用用于于：：組態(tài)態(tài)設(shè)備備標(biāo)標(biāo)定定診斷斷問問題題提供供顯顯示示在在用用戶戶界界面面上上的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)和和報報警警現(xiàn)在在已已經(jīng)經(jīng)有有了了超超過過兩兩千千萬萬的的現(xiàn)現(xiàn)場場設(shè)設(shè)備備使使用用EDD技術(shù)連接各家家廠商的主機機。設(shè)備組態(tài)集成成——EDD設(shè)備描述標(biāo)準(zhǔn)化的EDDL作為一項標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)語言用來描描述：設(shè)備參數(shù)及依依賴關(guān)系設(shè)備功能，例例如仿真模式式，標(biāo)定圖形化的表示示，例如菜單單，對話框與控制設(shè)備互互動EDDL用于創(chuàng)建EDD，EDD被控制系統(tǒng)以以合適的工具具用于實現(xiàn)參參數(shù)組態(tài)，調(diào)調(diào)整，操作及及監(jiān)視EDDL被四大基金會會認(rèn)同現(xiàn)場總線基金金會HART基金會Profibus基金會OPC基金會設(shè)備組態(tài)集成成——EDD設(shè)備描述PROFIBUSPA產(chǎn)品開發(fā)流程程第二部分產(chǎn)品設(shè)計產(chǎn)品開發(fā)幾種解決方案案主要內(nèi)容PROFIBUSPA產(chǎn)品開發(fā)流程程-產(chǎn)品設(shè)計PA執(zhí)行器基本組組件MAU：MediumAttachmentUnitE/P：ElectrictoPneumaticConverterM/E：MechanicaltoElectricTransducerPROFIBUSPA產(chǎn)品開發(fā)流程程-產(chǎn)品設(shè)計PA變送器基本組組件MAU：MediumAttachmentUnit與傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)設(shè)計相似針對需求設(shè)計計產(chǎn)品的外觀觀尺寸，所需需要的部件。。項目管理很重重要。需要管管理人具有豐豐富的現(xiàn)場總總線產(chǎn)品開發(fā)發(fā)和應(yīng)用的經(jīng)經(jīng)驗，以便合合理安排開發(fā)發(fā)時間、開發(fā)發(fā)資源和后期期的測試。與傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)設(shè)計不同總線產(chǎn)品要遠(yuǎn)遠(yuǎn)比傳統(tǒng)產(chǎn)品品功能復(fù)雜，，要綜合考慮慮，合理利用用已有的資源源和技術(shù)，不不一定要一切切從頭做起。?？偩€產(chǎn)品的通通信協(xié)議要求求具有高度的的一致性和時時間確定性。。因為通信網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)既是控制制系統(tǒng)，控制制信號被分散散到網(wǎng)絡(luò)上的的設(shè)備中。不不像DCS和PLC那種集中控制制設(shè)備。PROFIBUSPA產(chǎn)品開發(fā)流程程-產(chǎn)品設(shè)計與傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)設(shè)計不同（續(xù)續(xù)）總線產(chǎn)品的功功能要求具有有很好的可互互操作性，來來自不同廠商商的同類設(shè)備備可以實現(xiàn)互互換而不影響響應(yīng)用。PNO要求所有PROFIBUSPA產(chǎn)品通過協(xié)議議棧的一致性性測試和功能能塊的標(biāo)準(zhǔn)參參數(shù)讀寫測試試。因此復(fù)雜的功功能和嚴(yán)格的的認(rèn)證測試對對開發(fā)總線產(chǎn)產(chǎn)品提出了更更高的要求。。PROFIBUSPA產(chǎn)品開發(fā)流程程-產(chǎn)品設(shè)計利用現(xiàn)有產(chǎn)品品開發(fā)PA總線產(chǎn)品的幾幾點考慮自己開發(fā)總線線通信板卡？？還是購買市市場上成熟的的總線板卡？？自己開發(fā)PA通信協(xié)議棧軟軟件？還是購購買經(jīng)過測試試認(rèn)證的商業(yè)業(yè)通信協(xié)議棧棧軟件？自己開發(fā)功能能塊應(yīng)用軟件件？還是購買買經(jīng)過測試認(rèn)認(rèn)證的商業(yè)功功能塊應(yīng)用軟軟件？自己編寫變換換塊程序？還還是購買服務(wù)務(wù)由專業(yè)團隊隊定制開發(fā)？？PROFIBUSPA產(chǎn)品開發(fā)流程程-產(chǎn)品開發(fā)PROFIBUSPA產(chǎn)品開發(fā)流程程-產(chǎn)品開發(fā)項目開始硬件開發(fā)與測試PA協(xié)議棧購買購買購買協(xié)議棧軟件開發(fā)與測試確定硬件需求集成協(xié)議棧PA通信卡PA功能塊PA變換塊集成功能塊功能塊軟件開發(fā)與測試確定參數(shù)和功能需求變換塊軟件開發(fā)與測試設(shè)備集成與測試測試與認(rèn)證定制開發(fā)PROFIBUSPA產(chǎn)品開發(fā)流程程-解決方案PROFIBUSPA產(chǎn)品開發(fā)流程程-解決方案PROFIBUSPA產(chǎn)品開發(fā)流程程-解決方案PROFIBUSPA產(chǎn)品開發(fā)流程程-解決方案主要內(nèi)容PROFIBUSPA通信圓卡PROFIBUSPA軟件開發(fā)包技術(shù)支持PROFIBUSPA產(chǎn)品開發(fā)流程程--PA開發(fā)工具包PA通信圓卡符合IEC61158-2物理層標(biāo)準(zhǔn)，，通過物理層層認(rèn)證測試通過EMC測試認(rèn)認(rèn)證：：符合合GB/T17626要求通過FISCO本質(zhì)安安全認(rèn)認(rèn)證總線供供電：：9～32VDC電流消消耗：：≤14mA外設(shè)通通信接接口：：UART串口可提供供6mA/3.3V穩(wěn)壓電電源（（或根根據(jù)用用戶要要求訂訂制）），供供儀表表卡使使用工作溫溫度：：-40~85℃℃PROFIBUSPA產(chǎn)品開開發(fā)流流程--PA開發(fā)工工具包包PA通信圓圓卡（（續(xù)））AT91SAM7SE512ARM7處理器器，集集成512KFlash，32KRAM。圓卡集集成512K靜態(tài)RAM。圓卡集集成32KEEPROM。下載不不同的的固件件，圓圓卡可可以實實現(xiàn)PROFIBUSPA和FFH1通信協(xié)協(xié)議。。PROFIBUSPA產(chǎn)品開開發(fā)流流程--PA開發(fā)工工具包包PROFIBUSPA軟件開開發(fā)包包基于FF/PA圓卡硬硬件平平臺和和NucleusPlus嵌入式式實時時操作作系統(tǒng)統(tǒng)。將PA通信協(xié)協(xié)議和和功能能塊管管理封封裝成成PAShell庫，開開放標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)功功能塊塊程序序代碼碼。開發(fā)人員只要簡簡單地地設(shè)置置一些些參數(shù)數(shù)即可可構(gòu)建建一個個完整整的PA通信協(xié)協(xié)議棧棧。提供EDD和GSD文件模模板。。用戶接接口應(yīng)應(yīng)用程程序開開發(fā)模模板。。提供基基于ARM的驅(qū)動動程序序源碼碼，串串口通通信源源碼等等。PROFIBUSPA產(chǎn)品開開發(fā)流流程--PA開發(fā)工工具包包PROFIBUSPA軟件開開發(fā)包包-軟件結(jié)結(jié)構(gòu)圖圖PROFIBUSPA產(chǎn)品開開發(fā)流流程--PA開發(fā)工工具包包PROFIBUSPA軟件開開發(fā)包包-軟件開開發(fā)流流程PROFIBUSPA產(chǎn)品開開發(fā)流流程--PA開發(fā)工工具包包PROFIBUSPA軟件開開發(fā)包包-功能塊塊注冊冊PROFIBUSPA產(chǎn)品開開發(fā)流流程--PA開發(fā)工工具包包PROFIBUSPA軟件開開發(fā)包包-DP接口功功能實實現(xiàn)PROFIBUSPA產(chǎn)品開開發(fā)流流程--PA開發(fā)工工具包包PROFIBUSPA軟件開開發(fā)包包-EDD&GSD開發(fā)PROFIBUSPA產(chǎn)品開開發(fā)流流程--PA開發(fā)工具具包PROFIBUSPA軟件開發(fā)發(fā)包-固件啟動動過程PROFIBUSPA產(chǎn)品開發(fā)發(fā)流程--PA開發(fā)工具具包技術(shù)服務(wù)務(wù)為期一周周的培訓(xùn)訓(xùn)。協(xié)助用戶戶開發(fā)一一種類型型的PA總線產(chǎn)品品并通過過認(rèn)證測測試。在維護(hù)期期內(nèi)用戶戶可以免免費得到到開發(fā)工工具包更更新程序序。PROFIBUSPA產(chǎn)品開發(fā)發(fā)流程--PA